系统仿真学报 ›› 2018, Vol. 30 ›› Issue (4): 1221-1228.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201804002
王涛, 王维平, 李小波, 井田
收稿日期:
2018-03-22
修回日期:
2018-03-27
出版日期:
2018-04-08
发布日期:
2019-01-04
作者简介:
王涛(1976-),男,江苏连云港,博士,副教授,硕导,研究方向为人工智能与无人集群;王维平(1962-),男,满族,辽宁金县,博士,教授,博导,研究方向为体系工程与仿真。
基金资助:
Wang Tao, Wang Weiping, Li Xiaobo, Jing Tian
Received:
2018-03-22
Revised:
2018-03-27
Online:
2018-04-08
Published:
2019-01-04
摘要: 持续侦察作为多无人机集群的一种典型应用模式,持续侦察过程中无人机集群的动态部署,尤其是时敏环境下的自适应调整一直是该领域研究的难点问题,本文聚焦于此,提出了一种多无人机集群持续侦察的分层控制框架及其关键算法。该框架将时敏目标特征和集群侦察效果用一种可演化、可交互的数字草皮人工势场表征;将各栅格的数字草皮势函数作为数据点权重,设计了一种基于栅格的加权动态数据聚类方法,自适应调整无人机子群辖区和子群无人机数量。案例研究表明,该方法能够有效提升多无人机集群的侦察效率和工作载荷均衡度。
中图分类号:
王涛, 王维平, 李小波, 井田. 一种多无人机集群持续侦察分层控制框架及关键算法[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(4): 1221-1228.
Wang Tao, Wang Weiping, Li Xiaobo, Jing Tian. A Hierarchical Control Framework and Key Algorithms of Multi-Swarm Persistent Surveillance[J]. Journal of System Simulation, 2018, 30(4): 1221-1228.
[1] Schwager M, Vitus M P, Powers S, et al.Robust Adaptive Coverage Control for Robotic Sensor Networks[J]. IEEE Transactions on Control of Network Systems (S1063-6536), 2017, 4(3): 462-476. [2] Peters J R, Wang S, Surana A, et al.Cloud-Supported Coverage Control for Persistent Surveillance Missions[J]. Journal of Dynamic Systems Measurement & Control (S0022-0434), 2017, 139(8): 1-12. [3] Lin L, Goodrich M A.Hierarchical heuristic search using a Gaussian mixture model for UAV coverage planning[J]. IEEE Transactions on Cybernetics (S2168-2267), 2014, 44(12): 2532. [4] 周欢, 赵辉, 韩统, 等. 基于规则的无人机集群飞行与规避协同控制[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(6): 1374-1382. Zhou Huan, Zhao Hui, Han Tong, et al.Cooperative flight and evasion control of UAV swarm based on rules[J]. Systems Engineering and Electronics, 2016, 38(6): 1374-1382. [5] Leonard J, Savvaris A, Tsourdos A.Energy Management in Swarm of Unmanned Aerial Vehicles[J]. Journal of Intelligent & Robotic Systems (S0921-0296), 2014, 74(1): 233-250. [6] Menouar H, Guvenc I, Akkaya K, et al.UAV-Enabled Intelligent Transportation Systems for the Smart City: Applications and Challenges[J]. IEEE Communications Magazine (S0163-6804), 2017, 55(3): 22-28. [7] Sutheerakul C, Kronprasert N, Kaewmoracharoen M, et al.Application of Unmanned Aerial Vehicles to Pedestrian Traffic Monitoring and Management for Shopping Streets[J]. Transportation Research Procedia (S2352-1465), 2017, 25(1): 1720-1739. [8] Goodrich M A, Morse B S, Gerhardt D, et al.Supporting wilderness search and rescue using a camera-equipped mini UAV: Research Articles[J]. Journal of Field Robotics (S1556-4959), 2008, 25(1/2): 89-110. [9] 黄其旺, 贾全, 李群, 等. 多目标情况下无人机编队持续侦察能力的仿真[J]. 系统仿真学报, 2012, 24(7): 1523-1527. Huang Qiwang, Jia Quan, Li Qun, et al.Research on Capability of Continuous Reconnaissance from UAV Formation in Condition of Multi-target[J]. Journal of system Simulation, 2012, 24(7): 1523-1527. [10] Senthilkumar K S, Bharadwaj K K.Spanning tree based terrain coverage by multi robots in unknown environments[C]//IEEE India Conference. Kanpur, India: 2008: 120-125. [11] Raymond Holsapple J B P C. Autonomous Decision Making with Uncertainty for an Urban Intelligence, Surveillance and Reconnaissance (ISR) Scenario[C]// AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit. Hawaii, USA: 2008: 6310-6324. [12] Doherty P, Haslum P, Heintz F, et al.A Distributed Architecture for Autonomous Unmanned Aerial Vehicle Experimentation[M]. Springer Japan, 2006: 233-242. [13] Oliveira J R, Calvo R, Romero R A F. Integration of virtual pheromones for mapping/exploration of environments by using multiple robots[J]. Advances in Intelligent Systems and Computing (S2194-5357), 2017, 615: 131-147. [14] 沈东, 魏瑞轩, 茹常剑. 基于数字信息素的无人机集群搜索控制方法[J]. 系统工程与电子技术, 2013, 35(3): 591-596. Shen Dong, Wei Ruixuan, Ru Changjian.Digital- pheromone-based control method for UAV swarm search[J]. Systems Engineering and Electronics, 2013, 35(3): 591-596. [15] Nigam N.The Multiple Unmanned Air Vehicle Persistent Surveillance Problem: A Review[J]. Machines (S2075-1702), 2014, 2(1): 13-72. |
[1] | 李智杰, 石昊琦, 李昌华, 张颉. 基于改进遗传算法的影像中心布局优化方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1173-1184. |
[2] | 陆淼嘉, 黄承媛, 滕靖. 基于多智能体的网购生鲜无人车配送调度仿真[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1185-1195. |
[3] | 陈斌, 刘悦, 杨亚磊. 基于STN的机场航班过站保障时间协同规划建模[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1196-1207. |
[4] | 窦欣宇, 陈晓辉, 梁德群, 林彬. 一种高谱效海上甚高频通信技术及其仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1208-1218. |
[5] | 段绍米, 罗会龙, 刘海鹏. 人群搜索和樽海鞘群的混合算法优化PID参数[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1230-1246. |
[6] | 杨凯, 陈纯毅, 胡小娟, 于海洋. 蒙卡渲染画面多特征非局部均值滤波降噪算法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1259-1266. |
[7] | 周培培, 侯幸林. 一种用于图像融合的无监督深度神经网络[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1267-1274. |
[8] | 陈麒, 崔昊杨. 基于改进鸽群层级的无人机集群视觉巡检模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1275-1285. |
[9] | 王沐晴, 张磊, 范秀敏, 骆晓萌, 朱文敏. VR外设驱动的虚拟人姿态优化仿真方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1296-1303. |
[10] | 程鹏, 张文柱, 谢书翰, 杨子轩. 基于移动边缘计算的车联网任务卸载研究与仿真[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1304-1311. |
[11] | 陆承, 靳学胜. 基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1312-1319. |
[12] | 高宏鼐, 付丽疆, 夏倩, 郭亚. 可观测度在光合作用模型性能评估中的应用[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1330-1342. |
[13] | 倪凌佳, 黄晓霞, 李红旮, 张子博. 基于协作式深度强化学习的火灾应急疏散仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1353-1366. |
[14] | 孙一铃, 陈谊, 单桂华, 李晓兴. 基于AR技术的多人互动地球仪系统[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1367-1374. |
[15] | 蒙盾, 胡卓, 张华军. 基于改进A*算法的多层邮轮疏散系统仿真[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1375-1382. |
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